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JPH11193795A - ウォータポンプ用軸受シール装置 - Google Patents

ウォータポンプ用軸受シール装置

Info

Publication number
JPH11193795A
JPH11193795A JP9360922A JP36092297A JPH11193795A JP H11193795 A JPH11193795 A JP H11193795A JP 9360922 A JP9360922 A JP 9360922A JP 36092297 A JP36092297 A JP 36092297A JP H11193795 A JPH11193795 A JP H11193795A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bearing
seal
water pump
seal body
nitrile rubber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9360922A
Other languages
English (en)
Inventor
Shuichi Yano
修一 矢野
Takeshi Nakamura
中村　　剛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
Priority to JP9360922A priority Critical patent/JPH11193795A/ja
Priority to US09/217,819 priority patent/US6688605B1/en
Priority to GB9828262A priority patent/GB2332714B/en
Publication of JPH11193795A publication Critical patent/JPH11193795A/ja
Priority to US10/676,007 priority patent/US6962344B2/en
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/04—Shafts or bearings, or assemblies thereof
    • F04D29/046—Bearings
    • F04D29/049—Roller bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08—Sealings
    • F04D29/086—Sealings especially adapted for liquid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72—Sealings
    • F16C33/76—Sealings of ball or roller bearings
    • F16C33/78—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members
    • F16C33/784—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members mounted to a groove in the inner surface of the outer race and extending toward the inner race
    • F16C33/7859—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members mounted to a groove in the inner surface of the outer race and extending toward the inner race with a further sealing element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3248—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings provided with casings or supports
    • F16J15/3252—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings provided with casings or supports with rigid casings or supports
    • F16J15/3256—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings provided with casings or supports with rigid casings or supports comprising two casing or support elements, one attached to each surface, e.g. cartridge or cassette seals
    • F16J15/3264—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings provided with casings or supports with rigid casings or supports comprising two casing or support elements, one attached to each surface, e.g. cartridge or cassette seals the elements being separable from each other
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    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Sealing Of Bearings (AREA)
  • Sealing With Elastic Sealing Lips (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温雰囲気中での使用及び冷却水との接触に
よっても変性せず、しかも安価なシール体を備えたウォ
ータポンプ用軸受シール装置を提供する。 【解決手段】 ケーシングに固定された外輪１０ａと、
一端側に駆動部を備え、他端側にインペラを備えた回転
軸１２との間に転動体１０ｂを有し、かつ前記外輪１０
ａの両端部に固定された環状シール体１５ｂによって前
記回転軸１２との間をシールしてなるウォータポンプ用
軸受シール装置４００において、少なくとも前記インペ
ラ側のシール体１５ｂが水素添加ニトリルゴムからな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の水冷エン
ジン等に好適なウォータポンプ用軸受シール装置に関
し、更に詳しくはウォータポンプの回転軸を支持する軸
受内に水、水蒸気などが浸入するのを防止し、同時に軸
受内のグリースの流出を防止する軸受シール装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図６に示すように、エンジンの冷却水を
圧送して循環させるウォータポンプ３０は一般に、イン
ペラ３２が固定された回転軸１２を、軸方向に間隔をお
いて配置した複数個の転がり軸受１０によりケーシング
３８に支承して構成されている。冷却水はインペラ３２
と軸受１０との間に配置されたメカニカルシール４０に
より密封されている。しかし、メカニカルシール４０の
回転軸１２との摺動面は水潤滑状態であるので、このま
まだと水蒸気等が漏れて軸受１０側に浸入してしまい、
水蒸気等が更に軸受１０内部に浸入して軸受１０が劣化
してしまう。そこで、水蒸気等がインペラ３２側から軸
受１０内に浸入するのを防止するために、軸受１０のイ
ンペラ３２側に環状シール体が設けられている。この環
状シール体の材料としては、耐水性に優れたニトリルゴ
ムや耐熱性に優れたフッ素ゴムが使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】最近のエンジンの高性
能化、高出力化に伴い、エンジン回りの温度条件は厳し
くなっており、軸受の雰囲気温度が１１０℃を超える場
合がある。ところが、ニトリルゴムは耐熱性の限界が１
００℃程度であることから、軸受１０のシール体の材料
としてニトリルゴムを用いた場合、シール体は熱により
劣化しリップ部にクラックが生じたり弾性がなくなった
りして、シール性能が損なわれてしまう。
【０００４】また、フッ素ゴムは耐熱性の限界が２００
℃以上であることから、上記温度条件下でも耐熱性の問
題はないが、非常に高価である。更に、ニトリルゴム及
びフッ素ゴムは冷却水中に含まれる添加剤と接触すると
劣化して変形してしまい、シール性能が低下するという
問題がある。
【０００５】本発明の目的は、上記問題を解決すること
にあり、高温雰囲気中での使用及び冷却水との接触によ
っても変性せず、しかも安価なシール体を備えたウォー
タポンプ用軸受シール装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る上記目的
は、ケーシングに固定された外輪と、一端側に駆動部を
備え、他端側にインペラを備えた回転軸との間に転動体
を有し、かつ前記外輪の両端部に固定された環状シール
体によって前記回転軸との間をシールしてなるウォータ
ポンプ用軸受シール装置において、少なくとも前記イン
ペラ側のシール体が水素添加ニトリルゴムからなること
を特徴とするウォータポンプ用軸受シール装置により達
成される。
【０００７】
【作用】水素添加ニトリルゴムは、ニトリルゴムに比べ
て耐熱性及び耐薬品性に優れており、またフッ素ゴムに
比べて耐薬品性に優れている。したがって、水素添加ニ
トリルゴムをウォータポンプ用軸受のシール体として使
用した場合、シール体は高温雰囲気下での使用及び冷却
水との接触によっても変性せず、長期間にわたって良好
なシール性能を発揮できる。そのため、軸受内に水蒸気
等が浸入することがなく、軸受性能が低下することはな
い。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明に
係るウォータポンプ用軸受シール装置の一実施形態につ
いて詳細に説明する。
【０００９】図１は本発明の第１実施形態である軸受シ
ール装置４００の軸方向断面図である。図１において、
軸受１０は、外輪１０ａと、内輪を構成する回転軸１２
と、外輪１０ａと回転軸１２との間に挟持されたボール
１０ｂと、ボール１０ｂを保持する保持器１０ｃとから
なる。軸受シール装置４００はシール部材１５とフリン
ガー２０とからなる。外輪１０ａの軸方向両端部のシー
ル溝１０ｄには、シール部材１５が配置されている。シ
ール部材１５は芯金１５ａとシール体１５ｂとからな
り、シール体１５ｂは３つのリップ部１５ｃ，１５ｄ，
１５ｅを有する。芯金１５ａは、断面が逆Ｌ字状であ
り、外輪１０ａのシール溝１０ｄ内に加締めて取り付け
られている。芯金１５ａの外方表面には、シール体１５
ｂが密着している。
【００１０】シール体１５ｂは水素添加ニトリルゴムか
らなり、その断面は二股形状であり、その一方を形成す
る主リップ部１５ｅは斜め右下に延在し、その他方を形
成する副リップ部１５ｄは斜め左下に延在している。ま
た、芯金１５ａの中間位置において、シール体１５ｂか
ら図中右方に延在するようにして、円筒状の第３リップ
部１５ｃが形成されている。
【００１１】回転軸１２上には、ステンレス製のフリン
ガー２０が配置されている。フリンガー２０は、回転軸
１２に密着嵌合する小円筒２０ｃと、それを同軸的に内
包する大円筒２０ａと、両円筒を半径方向に連結するフ
ランジ部２０ｂとからなっている。
【００１２】シール体１５ｂの第３リップ部１５ｃは、
フリンガー２０の大円筒２０ａの外周に当接し、主リッ
プ部１５ｅは、小円筒２０ｃの外周に当接し、副リップ
部１５ｄは、回転軸１２の外周面に当接し、それぞれ密
封を達成している。
【００１３】軸受シール装置４００の動作について以下
に説明する。軸受シール装置４００の外方から、冷却水
の蒸気や水滴が飛散してきたような場合に、フリンガー
２０の外側面でこれを受け、シール部材１５に冷却水が
直接降りかからないようになっている。これにより、シ
ール部材１５（特に、第３リップ部１５ｃ）の変形や膨
潤を防止することができる。
【００１４】一方、軸受１０の内部に封入されたグリー
ス等は、シール部材１５の副リップ部１５ｄ及び主リッ
プ部１５ｅにより密封され、外方への漏れが防止される
ようになっている。
【００１５】次に、本発明の第２実施形態を説明する。
図２は本発明の第２実施形態である軸受シール装置１０
０の軸方向断面図である。第２実施形態が第１実施形態
と異なるのはシール部材の構成であり、他の構成は同じ
であるので、同じ構成についての説明は省略する。
【００１６】シール部材１１５は、芯金１１５ａと、水
素添加ニトリルゴムからなるシール体１１５ｂとからな
り、シール体１１５ｂは３つのリップ部１１５ｃ，１１
５ｄ，１１５ｅを有する。芯金１１５ａは、環状板の内
周部を図中右方にシフトさせたような形状である。芯金
１１５ａの外方表面には、シール体１１５ｂが密着して
おり、シール体１１５ｂの外縁をシール溝１０ｄに圧入
して取り付けている。シール体１１５ｂの主リップ部１
１５ｅ、副リップ部１１５ｄ、第３リップ部１１５ｃの
形状は第１実施形態と同じ構成である。
【００１７】
【実施例】図３に示す試験装置を用いて、図１及び図２
に示す構成のシール体を備えた軸受の耐熱性試験及び耐
水性試験を行った。図３に示す試験装置は、回転軸を支
持した軸受をハウジングを介してヒータにより加熱する
とともに、定量ポンプにより軸受の端部に冷却水を定量
供給する構成である。この試験装置により、軸受端部に
備えたシール部材の性能の経時変化を調べた。
【００１８】本発明実施例として、図１及び図２に示す
構成のシール体が水素添加ニトリルゴムである軸受を用
い、比較例としてシール体の材料がニトリルゴムである
従来の軸受を用いた。結果を図４及び図５に示す。
【００１９】図４は時間に対するシール体の主リップの
硬さ変化を示すグラフである。硬さ測定はＩＲＨＤ（Ｉ
ｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｕｂｂｅｒ Ｈａｒｄｎ
ｅｓｓ Ｄｅｇｒｅｅ）による。図４のグラフに示すよ
うに、本発明実施例である、シール体が水素添加ニトリ
ルゴムからなる軸受は、６００時間という長時間にわた
って弾性が安定していた。これに対し、シール体がニト
リルゴムである軸受は時間が経つに従って硬度が増し、
クラックの発生や弾性が無くなることでシールリップの
追従性を損ない、シール機能を果たさなくなってしま
う。このことから、本発明実施例は比較例より変形が少
なく、耐熱性及び耐薬品製に優れていることが分かる。
【００２０】図５は時間に対する耐水性の低下状態を表
わすグラフである。なお、耐水性の低下は水漏れにより
性能不良となったサンプル数の比率で示してある。図５
のグラフに示すように、本発明実施例である、シール体
が水素添加ニトリルゴムからなる軸受は、５００時間経
過時点でも５０％のものが良好であるのに対し、シール
体がニトリルゴムである軸受は５００時間経過時点でほ
とんどのものが性能不良になった。このことから、本発
明実施例が比較例より耐水性に優れていることが分か
る。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、シール体が水素添加ニ
トリルゴムからなり耐熱性及び耐薬品製に優れているの
で、長期間にわたって良好なシール性能を発揮すること
ができ、インペラ側からメカニカルシールを通過してき
た水蒸気等が軸受内に浸入することがなく、安定した軸
受性能を保証できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１実施形態の要部の軸方向断面図であ
る。
【図２】本発明第２実施形態の要部の軸方向断面図であ
る。
【図３】試験装置の断面図である。
【図４】時間に対する硬さの変化を表わすグラフであ
る。
【図５】時間に対する耐水性の低下を表わすグラフであ
る。
【図６】本発明が適用されるウォータポンプの軸方向断
面図である。
【符号の説明】
１０ 軸受 １０ａ 外輪 １０ｂ ボール １０ｃ 保持器 １０ｄ シール溝 １２ 回転軸 １５，１１５ シール部材 １５ａ，１１５ａ 芯金 １５ｂ，１１５ｂ シール体 １５ｃ，１１５ｃ 第３リップ部 １５ｄ，１１５ｄ 副リップ部 １５ｅ，１１５ｅ 主リップ部 ２０ フリンガー ３０ ウォータポンプ ３２ インペラ ３８ ケーシング ４０ メカニカルシール １００，４００ シール部材

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ケーシングに固定された外輪と、一端側
    に駆動部を備え、他端側にインペラを備えた回転軸との
    間に転動体を有し、かつ前記外輪の両端部に固定された
    環状シール体によって前記回転軸との間をシールしてな
    るウォータポンプ用軸受シール装置において、少なくと
    も前記インペラ側のシール体が水素添加ニトリルゴムか
    らなることを特徴とするウォータポンプ用軸受シール装
    置。
JP9360922A 1997-12-26 1997-12-26 ウォータポンプ用軸受シール装置 Pending JPH11193795A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9360922A JPH11193795A (ja) 1997-12-26 1997-12-26 ウォータポンプ用軸受シール装置
US09/217,819 US6688605B1 (en) 1997-12-26 1998-12-22 Bearing seal for water pump
GB9828262A GB2332714B (en) 1997-12-26 1998-12-22 Bearing seal for water pump
US10/676,007 US6962344B2 (en) 1997-12-26 2003-10-02 Bearing seal for water pump

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JP (1) JPH11193795A (ja)
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